这次随《文汇报》的记者朋友来到冷湖天文观测基地，在这里，上海交通大学李政道研究所的冯发波老师向我们介绍了基地的观测设备，以及天文学家究竟是怎样从星光中获取信息的。
这次我们看到的设备中，有一类望远镜通过科学级CMOS探测器收集星空中的光强信息。它的感光原理和黑白相机有些类似：望远镜负责收集并聚焦遥远天体发出的光，CMOS则把这些光转换成数字信号，从而记录天体的位置和亮度。通过不断重复观测同一片天空，还可以发现恒星亮度随时间的细微变化，用于研究系外行星、超新星等时变天体。
除此之外，基地还在建设大型光谱望远镜。冯老师向我们介绍了光谱观测的基本原理。不管是普通拍照还是天文观测，本质上都是在收集与光有关的信息。
光是一种电磁波，而宇宙中一个天体发出或吸收的光，往往是许多不同波长的光混合在一起的。如果把光类比成声音，这件事会更容易理解。
普通的成像望远镜，有点像一个只能判断“声音有多响”的人，它主要记录所有光叠加之后的整体强度。彩色相机则更进一步，把光大致分成长波、中波、短波几个范围，再对应成人眼看到的RGB颜色。而光谱仪更像一位听力极好的音乐家。面对一个和弦，普通人可能只听得出“这个声音很好听”，有经验的人能听出它由哪些音组成，而光谱仪做的事情，则是把原本混合在一起的光按照波长尽可能精细地拆开，测量每一个很窄的波长区间中究竟有多少光。当然，实际的光谱仪并不是无限精细地获得光的全部信息，而是在仪器的光谱分辨率范围内进行测量。最终得到的通常是一条“波长—光强”曲线，也就是天体的光谱。
这些数据有什么用呢？
宇宙中存在大量不同的原子、分子和化学过程。由于不同物质具有不同的能级结构，它们会在特定波长吸收或者发射光，因此会在光谱中留下特征性的吸收线或发射线。这些谱线就像不同物质的“指纹”。通过观察它们，天文学家可以判断遥远天体中存在什么元素和分子。如果再观察这些光谱随时间的变化，还能获得更多信息。例如，当一个天体靠近或远离我们时，它的谱线会因为多普勒效应发生微小移动。通过非常精确地测量这种变化，科学家甚至可以推测一颗恒星周围是否存在肉眼和望远镜都无法直接看到的行星。
冯发波老师的研究就涉及这样的高精度观测。2017年，他和合作者曾通过视向速度数据，在天仓五，也就是τ Ceti附近识别出4个行星候选信号。其中τ Ceti e后来还被科幻作家Andy Weir写进了小说《Project Hail Mary》，小说中的“Adrian”便借用了这一候选行星的设定，之后又被改编成电影。
我们平时看到的科学知识，往往已经是教科书里的结论，很容易以为科学就是“用仪器看见答案”。但真正来到JUST前进观测基地以后才发现，宇宙几乎从来不会直接把答案告诉我们。几十甚至几百光年外到底有什么，我们无法亲自过去查看。我们真正能够得到的，只是经历漫长传播之后，最终落在望远镜上的一些光。科学家所做的，就是从这些极其有限的信息中不断反推：从亮度判断变化，从光谱判断物质组成，从谱线极其微小的位移判断天体运动，再从恒星轻微的“摇摆”推测一颗看不见的行星是否存在。
某种意义上，天文学就像是在学习如何听懂宇宙。宇宙不会直接告诉我们那里有什么、发生了什么，它只是把光送到我们面前。望远镜负责把这些光收集起来，而科学真正要做的，是想办法读懂其中的信息。
这大概也是这次冷湖之行让我印象最深的一点：以前仰望星空时，我看到的是星星；而这一次，我开始意识到，那些星光本身，就是来自宇宙的信息。
（作者为抖音鹤0411博主，中国互联网发展基金会中国正能量网络传播专项基金支持项目）
长宏网提示：文章来自网络，不代表本站观点。
